能量守恒定律的发现

能量守恒定律的发现导读：能量守恒定律的定型，是经过一个漫长的过程的。本文简述了从活力的提出、活力死力的论战、热量和温度概念的区分、到能量概念的形成，最后简述了迈尔、焦耳和亥姆霍兹对能量守恒定律的最终表述和确立的过程。19 世纪中叶发现的能量守恒定律是自然科学中十分重要的定律。它的发现是人类对自然科学规律认识逐步积累到一定程度的必然事件。尽管如此，它的发现仍然是曲折艰苦的和激动人心的。了解能量守恒定律的发现过程，对于理解自然科学发展中理论的积累和形成是有益的。本文简要叙述能量守恒定律的发现过程。1.能量守恒定律发现的准备能量守恒定律是联系机械能和热能的定律。不言而喻，在它发现之前人们必须对机械能和热能有较深入的研究。我们现在就这两方面来叙述。活力与死力的论战 1644 年笛卡尔在他所著的《哲学原理》中讨论碰撞问题时引进了动量的概念，用以度量运动。1687 年牛顿在他的《自然哲学的数学原理》中把动量的改变来度量力。与此不同的是莱布尼兹在 1686 年的一篇论文中抨击笛卡尔，主张用质量乘速度的平方来度量运动，莱布尼兹称之为活力。把牛顿由动量所度量的力也称为死力。莱布尼兹的主张正好和 1669 年惠更斯关于碰撞问题研究的结论一致，该结论说“两个物体相互碰撞时，它们的质量与速度平方乘积之和在碰撞前后保持不变。”莱布尼兹从莱布尼兹挑起争论起，形成了以笛卡尔和莱布尼兹两大派的论争。这场论战延续了近半个世纪，许多学者都参加了论战，并且各有实验佐证。一直到 1743 年法国学者达朗贝尔在他的《论动力学》中说：“对于量度一个力来说，用它给予一个受它作用而通过一定距离的物体的活力，或者用它给予受它作用一定时间的物体的动量同样都是合理的。”在这里，达朗贝尔揭示了活力是按作用距离力的量度，而动量是按作用时间力的量度。这场争论终于尘埃落定了。活力才作为一个正式的力学名词为力学家们普遍接受。活力虽然为力学家接受了，但是它与力的关系并没有弄清楚。一直到 1807 年英国学者托马斯•杨引进了能量的概念,1831 年法国学者科里奥利又引进了力做功的概念，并且在活力前加了 1/2 系数称为动能,通过积分给出了功与动能的联系,即这个式子表示力做功转化为物体的动能。也就是说自然界的机械能是守恒的。温度计的发明与潜热的发现关于热的精确理论应当从制造温度计开始。从 17 世纪开始,在意大利有伽利略等人开始制做温度计。但是由于采用的温标比较不方便,所...